(57)【要約】【課題】電子写真式の画像形成装置において、基体層とコート層からなる搬送ベルトによって搬送される転写紙が、感光体ドラムからトナー像を転写されたとき、環境条件の違い等によって、転写紙が搬送ベルトから離れて感光体ドラム側に張り付き、分離爪によって剥離されることがある。この現象を爪分離と呼ぶが、爪分離が生ずると転写紙に爪痕のトナー汚れができる。爪分離発生はコート層の性質に関係が有ることが分かっている。【解決手段】コート層は複数層からなる場合もあるが、その表面の層（最外層）の含水分率の違いによって爪分離発生率の様子を見ると、含水分率１０．８％では１００％が爪分離現象を生じてしまう。しかし、含水分率が１％下がって、９．８％になっただけで、爪分離発生率は僅か２０％に下がった。このことから、搬送ベルトの最外層の含水分率は１０％以下となる材質を選べば、爪分離発生率は小さく抑えることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する感光体ドラムと、前記トナー像を転写させる転写紙を搬送する搬送ベルトからなる搬送手段とを有する画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層を、通常の使用条件下においてその含水分率が１０．０％以下を保つ材質で形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の含水分率の、２３℃６５％ＲＨ環境における値をＷＬとしたとき、
ＷＬ≧６．０
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の膜厚を４．０μｍ以上に形成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の膜厚を１０．０μｍ以下に形成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の厚さをｄ１、ベルト全体の厚さをｄ２とするとき、
５０≦ｄ２／ｄ１≦１２５
を満足することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記最外層は、クラック発生時伸張率が３０％以上の材質からなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置における転写紙の分離に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は搬送ベルトを用いる画像形成装置を説明するための概要図である。
同図において符号３は感光体ドラム、４は搬送ベルト用ローラ、６は搬送ベルト、７は分離爪、８は現像手段、１１はバイアスローラ、Ｓは転写紙をそれぞれ示す。
感光体３は図示しない帯電装置により、表面を均一に帯電された後、画像情報を担った光により露光されて静電潜像を形成する。潜像は現像手段８により例えばマイナス帯電のトナーによって顕像化されトナー像となる。トナー像の移動にタイミングを合わせて転写紙Ｓが、搬送ベルト６に吸着されて搬送される。感光体と搬送ベルトのニップ部よりわずかに下流側に設けられ高電圧に接続されたたバイアスローラ１１により、感光体３上のトナーの極性とは逆極性の電荷を付与する。転写紙は、感光体３からトナー画像を転写されてさらに搬送が継続される構成になっているが（同図Ｓａ）、何らかの事情で転写紙Ｓ先端が感光体３側に吸着されてしまう場合（同図Ｓｂ）がある。そういう場合に備えて、感光体側には、転写紙先端を剥離させるための分離爪７が用意してあり、転写紙Ｓ全面が感光体３面に張り付いてしまうことを防いでいる。このように、分離爪７によって転写紙Ｓが感光体３面から分離されることを爪分離と呼んでいる。したがって、転写紙Ｓ先端の感光体３への吸着は、致命的なトラブルにまではならないが、転写紙先Ｓ端が分離爪７に当接することにより、分離爪７にトナーが付着している場合には、そのトナーが転写紙Ｓ先端に付着してしまう。
爪分離は本来発生しないことが望ましいが、画像の種類や、設置環境等等、種々の要因により、発生を減少させることが難しかった。
【０００３】
爪分離の発生の原因をさらに詳しく考えてみる。
感光体３からの画像転写が行われると、これと同時に転写紙Ｓも帯電する。したがって、搬送ベルト６の真電荷と、転写紙Ｓ側に発生する分極電荷との関係により、転写紙Ｓを搬送ベルト６上に静電的に吸着して感光体３からの転写紙の分離が行える。そして、感光体３の曲率分離を利用した転写紙Ｓ自らの腰の強さによる剥離動作によって助長される。
しかし、このような静電吸着は、環境条件の変化により、高湿度の場合には、転写紙Ｓに電流が流れやすくなるので、転写紙Ｓの分離がうまくいかなくなる。このため、搬送ベルト６の表面層６ｂでの抵抗値が若干高めに設定してあることから、ニップ部での転写紙Ｓへの真電荷の移行を遅らせ、さらには、バイアスローラ１１をニップ部よりも転写紙搬送方向で下流側に位置させている。これにより、搬送ベルト６から転写紙Ｓへの真電荷の移行を遅らせて、転写紙Ｓと感光体３との間での静電的な吸着関係を回避するようになっている。
転写ベルトの材質には、環境変化による抵抗変化の少ないものが選択される。抵抗を制御するためカーボン、酸化亜鉛などを適量添加する。弾性体ベルトとしてはクロロプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴムなど吸湿性が少なく、抵抗値が安定した材質を選ぶ。表面層には摩擦係数の小さいフッ素系の樹脂材料、例えば、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレンなどが用いられる。
【０００４】
しかしながら、搬送ベルトの帯電量や、トナー画像の面積の変化等によって、転写紙に対する静電吸着力が搬送ベルト側よりも感光体側の方に強く働いてしまうことがある。搬送ベルトの帯電量が十分有ればこのような現象は避けられるはずである。搬送ベルトの帯電量が所望した通りにならず不足する理由は、搬送ベルトの含有水分過剰による帯電能力の低下にあると考えられる。
中間転写ベルトの水分量に着目して、画像の横筋の低減を図った提案がある（例えば、特許文献１  参照。）。しかし、特許文献１は転写紙の感光体への吸着については何ら言及されていない。樹脂製のシームレスベルトの製造において含有水分量を規定した提案がある（例えば、特許文献２  参照。）。しかしその含有水分量が画像形成にどのように関わるかに関しては何も記載がない。画像形成装置内の転写ベルトを含む各種の水分量を検出して、所定の基準値と比較して適正値に制御する提案がある（例えば、特許文献３  参照。）。この提案では基準値としてどんな値が適正なのかは示されていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７６１５２号公報
【特許文献２】特許第３０８７７２３号公報
【特許文献３】特開平７−５６４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では、低温から高温に到るあらゆる環境の変化に対しても、爪分離の発生を抑制出来る転写ベルトの条件を与えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、トナー像を担持する感光体ドラムと、前記トナー像を転写させる転写紙を搬送する搬送ベルトからなる搬送手段とを有する画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層を、通常の使用条件下においてその含水分率が１０．０％以下を保つ材質で形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の含水分率の、２３℃６５％ＲＨ環境における値をＷＬとしたとき、
ＷＬ≧６．０
を満たすことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の膜厚を４．０μｍ以上に形成したことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の膜厚を１０．０μｍ以下に形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記搬送ベルトの最外層の厚さをｄ１、ベルト全体の厚さをｄ２とするとき、
５０≦ｄ２／ｄ１≦１２５
を満足することを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記最外層は、クラック発生時伸張率が３０％以上の材質からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は画像形成装置が通常使われる環境下においては、搬送ベルトの最外層の含水分率が１０％以下を保つので、転写紙が感光体ドラムに巻き付いて分離爪で剥離差れる現象が非常に発生しにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明に用いられる搬送ベルトの断面構成を示す図である。
接触転写搬送手段を構成する無端状部材の例として、チューブ状の転写ローラやベルトがあげられる。本実施例ではすべて搬送ベルトで記述しているが、中間転写ベルトにしても構わない。ここで用いる搬送ベルトは、転写搬送ベルトとも呼ばれ、像担持体である感光体ドラムとの間で転写ニップを作り、搬送してきた転写紙をはさんでバイアスをかけ、感光体ドラムからトナー像を転写紙に転写させる役割をもっている。
同図においてベルト表面層６ｂは一般に邸摩擦係数の素材を用いる。基体層６ａは一般にベルトの強度を維持するための素材を用い、通常は表面層６ｂより厚く形成される。
搬送ベルト６の電気的性質は、ＤＣ１００Ｖ印加時において、基体層６ａの表面抵抗率が１×１０７Ω〜１×１０９Ω、表面層６ｂの表面抵抗率が１×１０８Ω〜１×１０１２Ωに、そして、その体積抵抗率が５×１０８Ω〜５×１０１０Ω・ｃｍに設定されている。
ベルトが３層以上で構成される場合もあるので、その場合を含めて表面層を最外層とも呼ぶ。
【００１３】
ここで再度爪分離が発生するメカニズムを考える。
低湿ないし常湿までの環境下では、ベルト、紙への電荷注入により、誘電分極ができず、ベルト、紙ともに充電されてしまい、感光体へ紙が吸着されることになる。
高湿環境下ではベルト、紙ともに抵抗が低くなることで、転写搬送に必要な電荷がベルト、紙から逃げてしまうことで、十分な電荷が確保できないことによる転写搬送不良が生ずる。高湿では当然、誘電分極すらできない状態であるためベルトに紙が吸着されることはなく、搬送が不安定になる。そのような状態のときに、転写紙Ｓは感光体３に吸着されやすくなり、爪分離になってしまう。
【００１４】
そこで、高温高湿環境下では、搬送に必要な電荷を保持出来る含水分率を最外層に持たせ、低温低湿環境下では、電荷注入されて充電されてしまう様なことがなく適切に分極できる程度の含水分率にする必要がある。低温低湿の場合は、バイアス電圧の印加タイミングを遅らせることにより、充電されることがないようにできるので、爪分離発生率をほぼ０にすることができる。しかし、高温高湿環境下では、ある程度の爪分離発生が避けられない。したがって、高温高湿環境下での正常な分離性能の向上が不可欠である。すなわち、ベルト、紙に、電荷を保持できる程度の最外層の含水分率を設定しなければならない。
【００１５】
図２は最外層（表面層）の含水分率を変化させて爪分離発生率を調べた図である。
環境条件は温度２７．５℃、湿度７４％ＲＨで、一般に高温高湿と呼ばれる環境に分類される。搬送ベルトの含水分率は目標の温湿度環境に２４時間放置した後、測定器の電極を最外層へ接触させることで測定した。
含水分率１０．８％の搬送ベルトでは、爪分離発生率は１、すなわち１００％であった。しかし、含水分率が９．８％になると、爪分離発生率は０．２、すなわち２０％に落ち着いた。グラフから内挿すれば、含水分率１０％以下であれば、爪分離発生率は極端に低下すると言える。
さらに、爪分離発生率を１０％未満にしたければ、グラフの内挿により、含水分率を８．６％以下にすることが望ましい。
【００１６】
図３は或る条件における最外層の膜厚と含水分率との関係を示す図である。
本実験の環境条件は、２３℃６５％ＲＨである。
図から分かるように、含水分率を確実に１０％以下に抑えるためには、最外層の膜厚を４．０μｍ以上にすればよいということが言える。この図において、１０％の限界値における膜厚（厚さの下限値）は、グラフの内挿によりおよそ３．３μｍである。本実験に使用した搬送ベルトの基体層から最外層までの全体の厚さは５００μｍである。
膜厚の上限値は、最外層の表面にクラックが発生しない領域に選ぶ必要がある。クラックが発生するとクリーニング不良が生ずるおそれがあるからである。この観点からは、経験および、幾つかの実験結果から、最外層の膜厚は１０μｍ以下と定める。
樹脂製のベルトは張力をかければ必然的に伸びが生じ、その伸びの程度によってはいずれクラックが入ることは避けられない、しかし、最外層の性質次第では、僅かな伸びでクラックが発生するもの、大きな伸びまでクラックが発生しないものなどがある。そこで、クラックが発生したときの伸び率（伸張率）の違いでベルトの特性を表現する。
クラックが発生すると、高温高湿環境下では水分を吸着しやすくなるため、含水分率は高くなる傾向にある。したがって、クラック発生時伸張率の小さいものほど、含水分率の環境依存性が大きくなる。
【００１７】
図４は環境条件を変えたときの膜厚別含水分率の変化を示す図である。
同図は、クラックが発生したときの伸張率が、３０％であったベルトについて測定したものである。通紙環境は１：２３℃６５％ＲＨ、２：２７℃５０％ＲＨ、３：２７℃６８％ＲＨ、４：２７℃７３％ＲＨの４通りについて行い、横軸に示した。これらの環境条件は、画像形成装置が通常使われるごくありふれた環境の内、比較的爪分離現象が発生しやすい条件に当たる。
先に図３の内挿で含水分率１０％の限界の膜厚を３．３μｍと算出したが、実際にそれに近い３．５μｍの膜厚で測定したところでは、同図に示すように、すべての環境において含水分率は１０％を超えてしまった。膜厚を４μｍ、４．５μｍにしたベルトはどちらも、すべての環境下において含水分率１０％以下を保った。特に、膜厚４．５μｍの場合は、環境条件によっては含水分率６％程度にまで下がることが分かった。
しかし、クラック発生時伸張率が３０％になるような処方では、含水分率は６％がほぼ下限となり、これより低くなることはほとんどない。逆にこれより含水分率を下げるためにはコート層をもっと厚くしなければならず、クラック発生時伸張率が３０％よりも下がってしまう。したがって、最外層の含水分率の最適範囲は６％ないし１０％となる。
【００１８】
また、最外層の膜厚としては４μｍから１０μｍまでが最適厚さであるといえる。ベルト全体の厚さは５００μｍを目標としているので、最外層の膜厚をｄ１、ベルト全体の厚さをｄ２とすると
５０≦ｄ２／ｄ１≦１２５
と表現できる。この条件を満足する範囲においてｄ２は若干の変動が許される。
膜厚４．５μｍの場合、環境変化による含水分率の変動が比較的大きい。含水分率の最大値は、２７℃６８％ＲＨ環境において９．３％、２３℃６５％ＲＨ環境において６．０％であり、その差は３．３であった。
クラック発生時伸張率が上記より小さい場合についてさらに調べる。
【００１９】
図５は環境条件を変えたときの膜厚別含水分率の変化を示す図である。
同図は、クラックが発生したときの伸張率が、１５％以下であったベルトについて測定したものである。横軸は図４の場合と同じである。
クラック発生時伸張率１５％のベルトとして最外層膜厚３．５μｍのベルト、同伸張率５％のベルトとして最外層の膜厚６．５μｍのベルトをそれぞれ用いた。
いずれも、環境条件の番号３、４に対応する湿度６８％以上が、含水分率１０％を超えている。膜厚が６．５μｍと十分厚いにも拘わらず、この測定結果では高湿度側で爪分離発生率が大きく、本発明の目的に合わないことが分かる。
先に、膜厚が厚いほど、含水分率が低くなることを説明したが、同図によれば、膜厚６．５μｍで、クラック発生時伸張率５％のベルトは、それより膜厚の薄い３．５μｍでクラック発生時伸張率１５％のベルトより、含水分率が高く出ている。したがって、環境の変化に拘わらず、含水分率を１０％以下に抑えるために必要な条件は、最外層の膜厚だけではなく、クラック発生時伸張率も重要であると言える。
図６は図４と図５を重ねて示す図である。
なお、クラック発生時伸張率は、ベルトを作ってから測定してみて、その値が定まるものであるため、本来なら、同伸張率を２０％、２５％と小刻みに作って測定すべきであるが、結果として、５％、１５％、３０％のものしか得られなかった。しかしながら、同図を見ると、３０％の場合でも、高温高湿下において含水分率が１０％に非常に近づいている。このことから、クラック発生時伸張率は３０％がほぼ下限と見て良い。
【００２０】
上記のような条件を満たす材料として幾つか考えられるが、一例を以下に示す。
フッ素系の材料として、前記したポリフッ化ビニリデンや四フッ化エチレン以外に、例えば、潤滑固体としてフッ素樹脂を用い、バインダとしてウレタンやアクリル、ポリアミドイミドなどを用いて基本構成とすることもできる。また、四フッ化エチレン系樹脂材料の分散を良くするために、これらの主剤の調合時には、フッ素樹脂を２回以上に分けて混合させたりすることができる。主剤の変性のさせ方としては、主剤にいくつかの添加剤、硬化剤をブレンドして（変性させて）所望のコート液を作成することができる。
添加剤としては、カーボンや顔料などを選択して所定の量を混合させる。カーボンブラックにも、その特性によって種類が分かれるので、それら複数のものを組み合わせて用いることができる。また、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などの粉末も同様に用いることができる。ただし、カーボン量や金属粉末量に関しては、抵抗調整に用いるほどの量をブレンドすることは望ましくない。添加剤の総量は、主剤の総量に対して５％以内であることが望ましい。
顔料に関しても、添加量が多すぎるとコート層の経時での削れ量が多くなるため、注意が必要である。顔料は所望の色を出すために用いるので、種類等は任意に選べばよい。
【００２１】
硬化剤の添加量に関しては、含有させすぎるとコート層のクラックが発生するため、添加材料とほぼ同程度までとし、添加剤量と同程度以上の量を入れることは望ましくない。主剤の量に対して５％以内にすることが望ましい。
上記内容のコート液を、加硫・研磨後のゴムにコーティングして、所定の温度にて焼成している。実際に使用している主剤は、日本アチソン社製のエムラロン３４５（商品名）であり、これを主剤として、上記に記載した変性を行ってコート液を作成した。
本材料を用いたコーティング層を形成したベルトの作成を行い、次の４点の評価項目を確認して最適な処方を決定した。
１．経時でのコート層の摩擦係数μが高温高湿度環境において０．５５以下であること。
２．ブレードめくれが発生しないこと。（トナーなしで２万枚分の運転時）
３．コート層にクラックが発生しないこと。（同上条件）
４．コート層の削れが発生しないこと。（同上条件）
上記３のクラック判定は、４００倍拡大の顕微鏡で観察して、ゴム面が見えないこと、と置き換えている。含水分率を一定以下にするには、上記３の条件が最も重要な条件になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に用いられる搬送ベルトの断面構成を示す図である。
【図２】最外層（表面層）の含水分率を変化させて爪分離発生率を調べた図である。
【図３】或る条件における最外層の膜厚と含水分率との関係を示す図である。
【図４】環境条件を変えたときの膜厚別含水分率の変化を示す図である。
【図５】環境条件を変えたときの膜厚別含水分率の変化を示す図である。
【図６】図４と図５を重ねて示す図である。
【図７】搬送ベルトを用いる画像形成装置を説明するための概要図である。
【符号の説明】
【００２３】
３      感光体ドラム
６      搬送ベルト
７      分離爪
１１      転写ローラ
Ｓ      転写紙
【図１】
2005300688.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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